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Redox dans la respiration cellulaire

1940
Biochimiste étudiant les réactions d'oxydoréduction de la respiration cellulaire dans un laboratoire.

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

La respiration cellulaire est une série de réactions d'oxydoréduction au cours desquelles des molécules organiques, comme le glucose, sont oxydées pour libérer de l'énergie. Le glucose ([latex]C_6H_{12}O_6[/latex]) est oxydé en [latex]CO_2[/latex], tandis que l'oxygène ([latex]O_2[/latex]) est réduit en eau ([latex]H_2O[/latex]). Ce processus transfère les électrons à travers une chaîne de transport d'électrons, créant un gradient de protons qui entraîne la synthèse de l'ATP, la principale source d'énergie de la cellule.

La respiration cellulaire est une oxydation contrôlée et en plusieurs étapes du glucose. Contrairement à la combustion directe, qui libère l'énergie de manière explosive sous forme de chaleur, la cellule décompose progressivement le glucose par la glycolyse, le cycle de Krebs (cycle de l'acide citrique) et la phosphorylation oxydative. Dans cette cascade, les électrons sont arrachés au glucose et à ses intermédiaires et transférés à des transporteurs d'électrons tels que [latex]NAD^+[/latex] et [latex]FAD[/latex], les réduisant en [latex]NADH[/latex] et [latex]FADH_2[/latex].

Ces coenzymes réduites donnent ensuite leurs électrons de haute énergie à la chaîne de transport d'électrons (ETC), une série de complexes protéiques situés dans la membrane mitochondriale interne. transfert d'électrons Au fur et à mesure que les électrons circulent dans la chaîne, ils se déplacent vers des niveaux d’énergie progressivement inférieurs. pompe protons ([latex]H^+[/latex]) de la matrice mitochondriale vers l'espace intermembranaire, établissant ainsi un gradient électrochimique. Cette force motrice protonique est une forme d'énergie stockée. Le retour des protons dans la matrice par l'intermédiaire d'une enzyme appelée ATP synthase permet la synthèse de grandes quantités d'ATP à partir d'ADP et de phosphate inorganique, un processus appelé chimiosmose.

UNESCO Nomenclature: 2406
- Biochimie

Taper

Procédé chimique

Perturbation

Fondamentaux

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • découverte des enzymes
  • les travaux d'antoine lavoisier démontrant que la respiration est une forme de combustion lente
  • élucidation de la structure du glucose
  • découverte de l'ATP et de son rôle dans le transfert d'énergie

Applications

  • comprendre les maladies métaboliques
  • développement de médicaments ciblant les voies métaboliques (par exemple, la metformine)
  • physiologie de l'exercice
  • science et conservation des aliments
  • L'énergie libérée pendant cette microbien fuel cells)

Brevets:

NA

Idées d'innovations potentielles

  • thérapies pour rajeunir les mitochondries vieillissantes en améliorant l'efficacité de la chaîne de transport des électrons
  • bactéries bio-conçues pour une conversion efficace des déchets en énergie dans les piles à combustible microbiennes
  • modulateurs métaboliques pour améliorer les performances sportives en optimisant les voies redox
  • biocapteurs pour détecter les premiers signes du syndrome métabolique en surveillant les états redox cellulaires
  • artificial photosynthèse systems that mimic the electron transport chain to produce hydrogen fuel
  • médicaments qui induisent sélectivement l'apoptose des cellules cancéreuses en perturbant leur respiration mitochondriale
  • techniques de cryoconservation qui minimisent les dommages mitochondriaux causés par le stress oxydatif
  • biologie synthétique circuits powered by cellular redox gradients for in-body computing
En rapport avec : respiration cellulaire, métabolisme, ATP, chaîne de transport d'électrons, cycle de Krebs, glycolyse, phosphorylation oxydative, mitochondries.

Contexte historique

Redox dans la respiration cellulaire

1920
1928
1930
1940
1950
1950
1954
1910
1921
1930
1930
1940
1950
1951
1958

(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

10e année anniversaire

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